CN102386642B - 用于电池包的控制系统、通讯系统的自诊断以及重构方法 - Google Patents

用于电池包的控制系统、通讯系统的自诊断以及重构方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于电池包的控制系统、通讯系统的自诊断以及重构方法，该电池包包括多个电池组，每个电池组包含多个串联的电池单元，该控制系统可重构电池包中各电池组间的通讯，所述控制系统包括：多个处理器，其耦合到所述多个电池组，多个处理器中相邻两个处理器间通过第一总线互相通讯；多个控制器，其耦合到所述多个电池组，多个控制器中相邻两个控制器间通过第二总线进行通讯，且多个处理器通过第三总线与多个控制器通讯；监控单元，用以监控多个处理器间的通讯和多个控制器间的通讯，所述监控单元检测第一总线上的通讯故障，并可重构多个处理器间的通讯路线以及多个控制器间的通讯路线。采用本发明的技术可提供裕量通讯。

Description

用于电池包的控制系统、通讯系统的自诊断以及重构方法
技术领域
本发明涉及一种控制系统、通讯系统的自诊断或重构方法，具体而言，涉及一种应用于电池系统的控制系统、通讯系统的自诊断或重构方法。
背景技术
在电池管理中，通常使用模拟前端设备或模数转换器监测电池状态，例如，每个电池单元的电压、电池组电压和每个电池单元的环境温度。模拟前端设备与电池耦合。监测得到的数字数据被传送到微处理器以供各种用途，例如，测量开路电压、电池单元阻抗跟踪、电池容量监测、电池健康状态监测、电池单元均衡、电量计算或者各种保护。其中，这些保护可由过压/欠压、过温/欠温或过流/短路引起。
随着电池包中的电池单元数目增加，电池包的电压也越来越高。进一步地，模拟前端设备的电池容量受限于模拟前端设备的管脚数或物理击穿电压。在这种情况下，仅有一个模拟前端设备不足以监控整个电池包。监控电池包的状态需要数个模拟前端设备。因此，这些模拟前端设备的运行及其与电池包间的交互变得更复杂。这些设备间通过多条不同的总线进行通讯，对这些设备进行有效管理有利于提高电池包的效率。
因而，电池包需要一个灵活总线结构，其能对模拟前端设备进行有效管理。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种用于电池包的控制系统及通讯系统的自诊断/重构方法，以提供裕量通讯。
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于电池包的控制系统，该电池包包括多个电池组，每个电池组包含多个串联的电池单元，该控制系统可重构电池包中各电池组间的通讯，所述用于电池包的控制系统至少包括：多个处理器，其耦合到所述多个电池组，所述多个处理器中相邻两个处理器间通过第一总线互相通讯；多个控制器，其耦合到所述多个电池组，所述多个控制器中相邻两个控制器间通过第二总线进行通讯，且所述多个处理器通过第三总线与所述多个控制器通讯；监控单元，用以监控所述多个处理器间的通讯和所述多个控制器间的通讯，所述监控单元检测第一总线上的通讯故障，并可重构所述多个处理器间的通讯路线以及所述多个控制器间的通讯路线。
本发明所述的用于电池包的控制系统，还包括：中央电子控制单元，其耦合到所述多个处理器中位置最低的一个处理器和所述多个控制器中位置最低的一个控制器，用以控制所述多个处理器和所述多个控制器。
本发明所述的用于电池包的控制系统，所述多个处理器均包括耦合到所述多个电池组的模数转换器，用以监控所述多个电池组的状态。
本发明所述的用于电池包的控制系统，所述多个控制器为主动均衡控制器，且所述多个主动均衡控制器中的每一个主动均衡控制器用来平衡所述多个电池组中对应的电池组内的多个电池单元的负载。
本发明所述的用于电池包的控制系统，还包括：第一组隔离器，其与所述多个处理器耦合，且所述多个处理器中相邻两个处理器间通过所述第一组隔离器中的一个隔离器通讯。
本发明所述的用于电池包的控制系统，还包括：第二组隔离器，其与所述多个控制器耦合，且所述多个控制器中相邻两个控制器间通过所述第二组隔离器中的一个隔离器通讯。
本发明所述的用于电池包的控制系统，所述第一组隔离器中的隔离器间以星型连接方式耦合。
本发明所述的用于电池包的控制系统，所述第一组隔离器中的隔离器间以层叠连接方式耦合。
本发明所述的用于电池包的控制系统，所述多个处理器均包含多条顶端总线和多条底端总线，其中，相邻两个处理器中处于较高位置的处理器的底端总线和处于较低位置的处理器的顶端总线互相耦合以形成所述第一总线。
本发明所述的用于电池包的控制系统，所述多个控制器均包含多条顶端总线和多条底端总线，其中，相邻两个控制器中处于较高位置的控制器的底端总线和处于较低位置的控制器的顶端总线互相耦合以形成所述第二总线。
本发明还提供一种通讯系统的自诊断方法，所述通讯系统的自诊断方法至少包括下列步骤：从中央单元发送信息至彼此串联的多个处理器；将所述信息从所述多个处理器中处于顶端位置的一个自上而下地传送到所述中央单元；将由所述中央单元发出的所述信息与所述中央单元收到的所述信息进行比较；以及如果由所述中央单元发出的所述信息与所述中央单元收到的所述信息不同，指示出现通讯故障。
本发明所述的通讯系统的自诊断方法，出现所述通讯故障时，所述通讯系统的自诊断方法还包括下列步骤：从所述中央单元中发送诊断信息至所述多个处理器中的诊断处理器；将所述诊断信息从所述多个处理器中的所述诊断处理器传送至所述中央单元；将从所述中央单元发出的所述诊断信息与所述中央单元收到的诊断信息进行比较；以及当从所述中央单元发出的所述诊断信息与所述中央单元收到的诊断信息相同时，判定所述通讯系统处于工作状态。
本发明所述的通讯系统的自诊断方法，还包括下列步骤：当从所述中央单元发出的所述诊断信息与所述中央单元收到的诊断信息不同时，判定所述诊断处理器与一个比所述诊断处理器高一级的处理器间的通讯不在工作状态。
本发明所述的通讯系统的自诊断方法，还包括下列步骤：重构所述通讯系统以形成所述通讯的旁路。
本发明还提供一种通讯系统的重构方法，其中，所述通讯系统包括用于多个串联处理器间通讯的第一组路径，用于多个串联控制器间通讯的第二组路径，以及用于所述多个处理器中的一个处理器与所述多个控制器中的一个控制器间的通讯的第三组路径，所述通讯系统的重构方法的至少包括下列步骤：诊断所述通讯系统；确认所述第一组路径和第二组路径中的一条不在工作状态；重构所述通讯系统；以及激活所述第三组路径中三分之二的路径，所述三分之二的路径与所述不在工作状态的一条路径的两端耦合。
本发明所述的通讯系统的重构方法，所述诊断所述通讯系统的步骤进一步包括：通过所述第一组路径从中央单元发送信息至所述多个处理器；通过所述第三组路径中的一条路径将所述信息从所述多个处理器中处于顶端位置的一个处理器传送至所述多个控制器中处于顶端位置的一个控制器；通过所述第二组路径将所述信息从所述处于顶端位置的一个控制器传送至所述中央单元；将由所述中央单元发出的所述信息与所述中央单元收到的信息进行比较；如果由所述中央单元发出的所述信息与所述中央单元收到的信息不同，则指示出现通讯故障。
本发明所述的通讯系统的重构方法，当出现所述通讯故障时，所述诊断所述通讯系统的步骤进一步包括：通过所述第一组路径将所述诊断信息从所述中央单元发至所述多个处理器中的诊断处理器；通过所述第三组路径中的一条路径将所述诊断信息从所述多个处理器中的所述诊断处理器传送至所述多个控制器中的诊断控制器；通过所述第二组路径将所述诊断信息从所述诊断控制器传送至所述中央单元；将由所述中央单元发出的所述诊断信息与所述中央单元收到的诊断信息进行比较；以及当由所述中央单元发出的所述诊断信息与所述中央单元收到的诊断信息相同时，判定所述通讯系统处于工作状态。
本发明所述的通讯系统的重构方法，当出现所述通讯故障时，所述通讯系统的重构方法还包括：当由所述中央单元发出的所述诊断信息与所述中央单元收到的诊断信息不同时，判定所述诊断处理器与一个比所述诊断处理器或所述诊断控制器高一级的处理器间的通讯不在工作状态。
本发明所述的通讯系统的重构方法，当出现所述通讯故障时，在所述激活中，所述三分之二的路径中有一条成为第三条路径，用于所述诊断处理器和所述诊断控制器间的通讯。
本发明所述的通讯系统的重构方法，当出现所述通讯故障时，在所述激活中，所述三分之二的路径中另一条成为第三条路径，用于比所述诊断处理器高一级的所述处理器和比所述诊断控制器高一级的所述控制器间的通讯。
采用本发明的用于电池包的控制系统及通讯系统的自诊断/重构方法可提供裕量通讯，即使线路中出现断点，通讯仍可正常进行，且能够对断点的通讯故障执行自行诊断。
附图说明
以下结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细的说明，以使本发明的特性和优点更为明显。
图1所示为本发明一实施例的用于电池包的控制系统。
图2所示为本发明一实施例的回环自诊断方法流程图。
图3所示为本发明一实施例的控制系统的重构方法流程图。
图4所示为本发明另一实施例的带有两组隔离器的控制系统。
图5所示为本发明又一实施例的带有一组隔离器的控制系统。
图6所示为本发明再一实施例的带有一组隔离器的控制系统。
图7所示为本发明又一实施例的带有一组星型连接的隔离器的控制系统。
图8所示为本发明又一实施例的带有一组星型连接的隔离器以及一组层叠连接的隔离器的控制系统。
图9是本发明又一实施例控制系统。
图10是本发明又一实施例的带有一组星型连接的隔离器以及一组层叠连接的隔离器的控制系统。
图11是本发明又一实施例的带有两组星型连接的隔离器的控制系统。
具体实施方式
以下将对本发明的实施例给出详细的说明，采用本发明的技术方案可提供裕量通讯。当线路中有断点时，通讯仍可正常进行，且电路可对断点故障自行诊断。虽然本发明将结合实施例进行阐述，但应理解为这并非意指将本发明限定于这些实施例。相反，本发明旨在涵盖由所附权利要求项所界定的本发明精神和范围内所定义的各种可选项、可修改项和等同项。
此外，在以下对本发明的详细描述中，为了提供针对本发明的完全的理解，阐明了大量的具体细节。然而，本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外的一些实例中，对于大家熟知的方案、流程、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
图1为本发明一实施例的用于电池包102的控制系统100，其中，该控制系统100具有灵活的总线结构。如图1所示，该电池包102包括多个串联的电池模块或电池组102a、…、102(k-1)和102k，用以为电子设备提供高压电能，例如，该电子设备是电动汽车或混合动力电动汽车中的逆变器或电动机。电池包中的电池单元可以是锂离子电池、镍氢电池，铅酸电池、燃料单元或超级电容等。
多个处理器104a、…、104(k-1)和104k分别与多个电池组102a、…、102(k-1)和102k耦合。每个处理器104a、…、104(k-1)和104k包含一个与电池组102a、…、102(k-1)和102k中的各个电池单元耦合的模数转换器(Analog-Digital Converter，简称ADC，未图示)。处理器104a、…、104(k-1)和104k可通过ADC监控电池组102a、…、102(k-1)和102k中每个电池单元的电压和温度。
多个主动均衡控制器106a、…、106(k-1)和106k分别与多个电池组102a、…、102(k-1)和102k耦合。在操作过程中，尤其是在放电过程中，主动均衡控制器106a、…、106(k-1)和106k可通过电感将能量从一个或多个电池单元传送到电量最低的电池单元。每个主动均衡控制器106a、…、106(k-1)和106k还包括一个独立的横向总线(Lateral Bus，LBus)110a、…、110(k-1)或110k。每个处理器104a、…、104(k-1)和104k还包括一个独立的横向总线108a、...、108(k-1)或108k。主动均衡控制器106a、...、106(k-1)和106k的横向总线110a、…、110(k-1)和110k分别与处理器104a、…、104(k-1)和104k的横向总线108a、…、108(k-1)或108k耦合以彼此进行通讯。主动均衡控制器106a、...、106(k-1)和106k的横向总线110a、…、110(k-1)和110k以及处理器104a、…、104(k-1)和104k的横向总线108a、…、108(k-1)或108k可为互补金属氧化物半导体(CMOS)逻辑电路，并构成漏极开路结构以通过上拉电阻驱动输入输出电路为逻辑低和逻辑高(未图示)。
每个处理器104a、…、104(k-1)和104k包括一个独立的垂直底端总线(Vertical Bottom Bus，VBUS_B)114a、…、114(k-1)或114k和一个独立的垂直顶端总线(Vertical Top Bus，VBUS_T)118a、…、118(k-1)或118k。在相邻的两个处理器之间，处于较低位置的处理器的垂直顶端总线与处于较高位置的处理器的垂直底端总线耦合以彼此进行通讯。以处理器104(k-1)和104k为例，处理器104(k-1)处于较低位置，处理器104k处于较高位置，则处理器104(k-1)的垂直顶端总线118(k-1)与处理器104k的垂直底端总线114k耦合。
每个主动均衡控制器106a、…、106(k-1)和106k包括一个独立的垂直底端总线(VBUS_B)116a、…、116(k-1)或116k和一个独立的垂直顶端总线(VBUS_T)120a、…、120(k-1)或120k。在相邻的两个主动均衡控制器之间，处于较低位置的主动均衡控制器的垂直顶端总线与处于较高位置的主动均衡控制器的垂直底端总线耦合以彼此进行通讯。以主动均衡控制器106(k-1)和106k为例，主动均衡控制器106(k-1)处于较低位置，主动均衡控制器106k处于较高位置，则主动均衡控制器106(k-1)的垂直顶端总线120(k-1)与主动均衡控制器106k的垂直底端总线116k耦合。
该控制系统100还包括一个中央电子控制单元(CECU)150。该中央电子控制单元150通过公共总线152与控制系统100中最底端的处理器104a的垂直底端总线114a以及控制系统100中最底端的主动均衡控制器106a的垂直底端总线116a通讯。
在这个结构的操作过程中，中央电子控制单元150可通过垂直总线访问主动均衡控制器106a、…、106(k-1)和106k中的任一个。当中央电子控制单元150需要访问一个特定的主动均衡控制器，例如主动均衡控制器106(k-1)时，中央电子控制单元150通过公共总线152和垂直底端总线116a向最底端的主动均衡控制器106a发送命令信号。这些命令信号通过主动均衡控制器106a的内部电平转移电路和控制逻辑电路(未图示)旁路到垂直顶端总线120a。之后，这些命令信号传送到处于较高位置的主动均衡控制器的垂直底端总线。中央电子控制单元150可以相似的传送方式访问所有主动均衡控制器106a、…、106(k-1)和106k。当主动均衡控制器106a、…、106(k-1)和106k收到命令信号时，有两种模式响应来自中央电子控制单元150的控制信号。在一种模式下，中央电子控制单元150要求所有主动均衡控制器106a、…、106(k-1)和106k响应命令信号；在另一种模式下，中央电子控制单元150在命令信号中提供一个明确的地址以指定一个主动均衡控制器响应命令信号。
相似地，中央电子控制单元150通过垂直总线访问处理器104a…104(k-1)和104k中的任一个。被监控的处理器的电压或温度可以类似方式或途径传送到中央电子控制单元150。
主动均衡控制器106a、…、106(k-1)和106k的横向总线110a、…、110(k-1)和110k以及处理器104a、…、104(k-1)和104k的横向总线108a、…、108(k-1)和108k通常处于空闲状态，也即数据接收状态(从属状态)。当接收到来自中央电子控制单元150的命令时，主动均衡控制器106a、…、106(k-1)和106k的横向总线110a、…、110(k-1)和110k以及处理器104a、…、104(k-1)和104k的横向总线108a、…、108(k-1)和108k中的任一条总线可设置为主动状态，以使主动均衡控制器106a、…、106(k-1)和106k的横向总线110a、…、110(k-1)和110k以及处理器104a、…、104(k-1)和104k的横向总线108a、…、108(k-1)和108k中的一条总线通过横向总线发送命令或数据到相应的从属设备。例如，当中央电子控制单元150向处理器104a发送一条命令以驱使或指示处理器104a通过横向总线108a和110a向主动均衡控制器106a发送数据时，处理器104a设置横向总线108a处于主动状态，然后立刻启动传送至主动均衡控制器106a的数据传送。或者，当中央电子控制单元150向主动均衡控制器106a发送一条命令以驱使或指示主动均衡控制器106a通过横向总线108a和110a向处理器104a发送数据时，主动均衡控制器106a设置横向总线110a处于主动状态，然后启动传送至处理器104a的数据传送。
在另一实施例中，当处理器104a、…、104(k-1)和104k或主动均衡控制器106a、…、106(k-1)和106k检测到错误状况时，激活相应的横向总线110a、…、110(k-1)和110k或108a、…、108(k-1)和108k。前述的错误状况包括但不限于，看门狗监测超时、被激活的总线线路少于正常数目、错误的内部电平转移反馈和总线数据完整性检查错误。例如，被激活的总线线路少于正常数目可包括当总线线路包括一条时钟线路和一条数据线路时，只有一条线路有状态切换而另一条一直被锁在一个电平上。此外，如上所述，垂直底端总线接收到的信号通过内部电平移位电路和控制逻辑电路传送到垂直顶端总线。如果电平移位电路工作异常，相应的横向总线会被激活。除此之外，总线数据完整性检查错误可以是例如包错误检查(Packet Error Check，PEC)错误或错误检查校正(Error Checking and Correcting，ECC)错误。
根据本发明的另一实施例，控制系统100通过垂直顶端和底端总线访问所有处理器104a、…、104(k-1)和104k和主动均衡控制器106a、…、106(k-1)和106k。当垂直总线中的任一条线路出错时，相应的横向总线将被激活，且控制系统100可通过垂直顶端和底端总线以及横向总线访问处理器处理器104a、…、104(k-1)和104k以及主动均衡控制器106a、…106(k-1)、和106k中的任一个。例如，当处理器104(k-1)的垂直顶端总线118(k-1)出错时，中央电子控制单元150不能通过处理器104(k-1)的垂直顶端总线118(k-1)和处理器104k的垂直底端总线114k访问处理器104k。主动均衡控制器106k的横向总线110k和处理器104k的横向总线108k将被激活。在这种情况下，中央电子控制单元150通过主动均衡控制器106k的横向总线110k和处理器104k的横向总线108k访问处理器104k。即，中央电子控制单元150和处理器104k通过主动均衡控制器106k进行通讯。在这种结构下，本发明的该实施例的控制系统100构成H型总线，并提供裕量通讯。
如上所述，本发明前述的实施例的控制系统100可提供裕量通讯，即使在总线线路上有多个断点，通讯仍可正常进行。
在这种结构中，该控制系统100还提供自诊断功能以检测垂直或横向总线的失效。请参照图2，图2所示为本发明一实施例的回环自诊断的方法流程图。在自诊断方法流程图200的步骤202，中央电子控制单元150发出信息，经每个处理器104a、…、104(k-1)和104k到达顶端的处理器104k。在步骤204，该信息通过顶端的横向总线108k和110k从顶端的处理器104k传送至顶端的主动均衡控制器106k。在步骤206，该信息经每个处理器104k、104(k-1)、和104a从顶端的主动均衡控制器106k返回到中央电子控制单元150。例如，该信息从顶端处理器104k传送至底端处理器104a。在步骤208，从中央电子控制单元150发出的信息与中央电子控制单元150收到的信息进行比较。如果收到的信息与发出的信息不同，转至步骤210，相同则转至步骤212。在步骤212，判定控制系统100工作正常。在步骤210，该信息经处理器从中央电子控制单元150传送至诊断处理器，该诊断处理器比先前的处理器低一级别。在步骤214，该信息通过相应的横向总线从步骤210中的诊断处理器传送至诊断主动均衡控制器，该诊断主动均衡控制器与该诊断处理器处于同一级别。在步骤216，该信息通过主动均衡控制器从诊断主动均衡控制器传送至中央电子控制单元150。在步骤218，从中央电子控制单元150发出的信息与中央电子控制单元150收到的信息进行比较。如果收到的信息与发出的信息不同，再转至步骤210，相同则转至步骤220。在步骤220，判定通讯总线、处理器和级别低于诊断处理器和诊断主动均衡控制器的主动均衡控制器工作正常。
根据本发明的其他实施例，可执行与前述的自诊断方法200相似的过程或步骤，以用来减少处理器104a、...、104(k-1)和104k和主动均衡控制器106a、…、106(k-1)和106k中的任一个，以此来判断某处理器或主动均衡控制器中的某总线是否处于工作状态。
除此之外，控制系统100的结构也提供了可扩充的灵活性。任意的包含相似横向总线并采用相同横向总线协议的电路或集成芯片，例如一个二级保护电路，可与这个过程耦合并与中央电子控制单元150通讯。
在这个结构中，控制系统100也提供可重置功能以与处理器104a、…、104(k-1)和104k和主动均衡控制器106a、…、106(k-1)和106k通讯。请参照图3，图3所示为本发明一实施例的控制系统100的重构方法流程图。在步骤302，控制系统100的中央电子控制单元150通过垂直顶端总线118a、…、118(k-2)和/或118(k-1)和垂直底端总线114a、…、114(k-1)和/或114k与处理器104a、…、104(k-1)和104k通讯。在步骤304，中央电子控制单元150通过垂直顶端总线120a、…、120(k-2)和/或120(k-1)和垂直底端总线116a、…、116(k-1)和/或116k与主动均衡控制器106a、...、106(k-1)和106k通讯。在步骤306，中央电子控制单元150检测并判断垂直顶端或底端总线中是否有异常。中央电子控制单元150在送至主动均衡控制器或处理器的通讯中检测出异常的一种可能方式是：中央电子控制单元150未从某个特定处理器中收到电池信息，例如电压和温度。中央电子控制单元150检测到与主动均衡控制器相关的通讯问题的另一种可能方式是：尽管某个特定电池包收到发自中央电子控制单元150的指令，却并不调整其负载。
如果未检测到问题，控制系统100返回到步骤302；如果检测到问题，控制系统100返回到步骤308。在步骤308，控制系统100激活两条对应异常垂直总线的横向总线以重建通讯。如果垂直顶端总线异常，与异常的垂直顶端总线处于同一级别的横向总线以及比异常的垂直顶端总线高一级别的横向总线被激活。如果垂直底端总线异常，与异常的垂直底端总线处于同一级别的横向总线以及比异常的垂直底端总线低一级别的横向总线被激活。
请参照图4，图4所示为本发明一实施例的控制系统400。图4所示的控制系统400与图1所示的控制系统100相似，且相似的部分以相同的编号标示。如图4所示的控制系统400包括第一组隔离器402a、…、402(k-1)和402k及第二组隔离器404a、…、404(k-1)和404k。第一组隔离器402a、…、402(k-1)和402k包括未在图中示出的电平转移电路和电压隔离器，且彼此间以串联或层叠的方式耦合。处理器104a、…、104(k-1)和104k的垂直底端总线114a、…、114(k-1)和114k与第一组隔离器402a、…、402(k-1)和402k耦合。如图4所示，中央电子控制单元150通过隔离器402a、…、402(k-1)和402k和处理器104a、…、104(k-1)和104k的垂直底端总线114a、…、114(k-1)和114k访问所有处理器104a、…、104(k-1)和104k。相似地，第二组隔离器404a、…、404(k-1)和404k包括未在图中示出的电平转移电路和电压隔离器，且彼此间以串联方式耦合。主动均衡控制器106a、…、106(k-1)和106k的垂直底端总线116a、…、116(k-1)和116k与第二组隔离器404a、…、404(k-1)和404k耦合。如图4所示，中央电子控制单元150通过隔离器404a、…、404(k-1)和404k和主动均衡控制器106a、…、106(k-1)和106k的垂直底端总线116a、…、116(k-1)和116k访问所有主动均衡控制器106a、…、106(k-1)和106k。
请参照图5和图6，图5和图6所示为本发明其他实施例的控制系统500和600。图5和图6所示的控制系统500和600与图4所示的控制系统400相似，且相似的部分以相同的编号标示。图5所示的控制系统500仅包括一组隔离器502a、…、502(k-1)和502k，该组隔离器502a、…、502(k-1)和502k与处理器104a、…、104(k-1)和104k的垂直底端总线114a、…、114(k-1)和114k耦合。如图5所示，中央电子控制单元150通过隔离器502a、…、502(k-1)和502k和处理器104a、…、104(k-1)和104k的垂直底端总线114a、…、114(k-1)和114k访问所有处理器104a、…、104(k-1)和104k。图6所示的控制系统600仅包括一组隔离器604a、…、604(k-1)和604k，该组隔离器604a、…、604(k-1)和604k与主动均衡控制器106a、…、106(k-1)和106k的垂直底端总线116a、…、116(k-1)和116k耦合。如图6所示，中央电子控制单元150通过隔离器604a、…、604(k-1)和604k和主动均衡控制器106a、…、106(k-1)和106k的垂直底端总线116a、…、116(k-1)和116k访问所有主动均衡控制器106a、…、106(k-1)和106k。本发明前述实施例的控制系统500和600构成H型总线，并提供裕量通讯。
请参照图7，图7所示为本发明另一实施例的控制系统700。图7所示的控制系统700与图1所示的控制系统100相似，且相似的部分以相同的编号标示。图7所示的控制系统700包括一组隔离器702a（图未示）、…、702(k-2)和702(k-1)，且该组隔离器702a、…、702(k-2)和702(k-1)与处理器104b（比处理器a高一级别的处理器，即处理器a、…、104(k-1)和104k中左起第二个处理器，图未示）、…、104(k-1)和104k的垂直底端总线114b（图未示）、…、114(k-1)和114k耦合。该组隔离器702a、…、702(k-2)和702(k-1)与中央电子控制单元150以星型连接的方式耦合，即每个处理器104a、…、104(k-1)和104k通过总线与中央电子控制单元150直接连接。由于来自处理器104a、…、104(k-1)和104k的垂直底端总线114a、...、114(k-1)和114k的信号存在电压差异，故需应用隔离器702a、…、702(k-2)和702(k-1)。如图7所示，中央电子控制单元150通过隔离器702a、…、702(k-2)和702(k-1)和处理器104a、…、104(k-1)和104k的垂直底端总线114a、…、114(k-1)和114k访问所有处理器104a、…、104(k-1)和104k。中央电子控制单元150与主动均衡控制器106a、…、106(k-1)和106k间的通讯通过主动均衡控制器106a、…、106(k-1)和106k的垂直底端总线(VBUS_B)116a、…、116(k-1)和116k及垂直顶端总线(VBUS_T)120a、…、120(k-1)和120k。如果某个主动均衡控制器106(i)与和它相邻的主动均衡控制器106(i+1)间的通讯中断，信息可从另一途径传送，即从主动均衡控制器106(i)传送到相应的处理器104(i)，然后到下一处理器104(i+1)，再到主动均衡控制器106(i+1)。本发明前述实施例的控制系统700构成H型总线，并提供裕量通讯。
请参照图8，图8所示为本发明另一实施例的控制系统800。图8所示的控制系统800与图7所示的控制系统700相似，且相似的部分以相同的编号标示。该控制系统800包括第一组隔离器802a、…、802(k-2)和802(k-1)，且该组隔离器802a（图未示）、…、802(k-2)和802(k-1)与处理器104b（比处理器a高一级别的处理器，即处理器a、…、104(k-1)和104k中左起第二个处理器，图未示）、…、104(k-1)和104k的垂直底端总线114b（图未示）、…、114(k-1)和114k耦合。该控制系统800还包括第二组隔离器804a、…、804(k-1)和804k，且该组隔离器804a、…、804(k-1)和804k与主动均衡控制器106a、…、106(k-1)和106k的垂直底端总线116a、…、116(k-1)和116k耦合。第一组隔离器802a、…、802(k-2)和802(k-1)间以星型连接方式耦合。第二组隔离器804a、…、804(k-1)和804k间以层叠连接方式耦合。如图8所示，中央电子控制单元150通过隔离器802a、…、802(k-2)和802(k-1)和处理器104a、…、104(k-1)和104k的垂直底端总线114a、…、114(k-1)和114k访问所有处理器104a、…、104(k-1)和104k。相似地，中央电子控制单元150与主动均衡控制器106a、…、106(k-1)和106k的垂直底端总线116a、…、116(k-1)和116k进行。如果某个主动均衡控制器106(i)与和它相邻的主动均衡控制器106(i+1)间的通讯或一隔离器804(i)与和它相邻的隔离器804(i+1)间的通讯中断，信息可从另一途径传送，即从隔离器804(i)传送到主动均衡控制器106(i)，然后到相应的处理器104(i)，再到下一处理器104(i+1)，再到主动均衡控制器106(i+1)。本发明前述实施例的控制系统800构成H型总线，并提供裕量通讯。
请参照图9，图9所示为本发明另一实施例的控制系统900。图9所示的控制系统900与图7所示的控制系统700相似，且相似的部分以相同的编号标示。图9所示的控制系统900包括一组隔离器902a、…、902(k-2)和902(k-1)，且该组隔离器902a（图未示）、…、902(k-2)和902(k-1)与主动均衡控制器106b（比主动均衡控制器a高一级别的主动均衡控制器，即主动均衡控制器a、…、106(k-1)和106k中左起第二个主动均衡控制器，图未示）、…、106(k-1)和106k的垂直底端总线116b（图未示）、…、116(k-1)和116k耦合。如图9所示，中央电子控制单元150通过隔离器902a、…、902(k-2)和902(k-1)和主动均衡控制器106a、…、106(k-1)和106k的垂直底端总线116a、…、116(k-1)和116k访问所有主动均衡控制器106a、…、106(k-1)和106k。本发明前述实施例的控制系统900构成H型总线，并提供裕量通讯。
请参照图10，图10所示为本发明另一实施例的控制系统1000。图10所示的控制系统1000与图8所示的控制系统800相似，且相似的部分以相同的编号标示。图10所示的控制系统1000包括第一组隔离器1002a（图未示）、…、1002(k-2)和1002(k-1)，且该组隔离器1002a、…、1002(k-2)和1002(k-1)与主动均衡控制器106b（比主动均衡控制器a高一级别的主动均衡控制器，即主动均衡控制器a、…、106(k-1)和106k中左起第二个主动均衡控制器，图未示）、…、106(k-1)和106k的垂直底端总线116b（图未示）、…、116(k-1)和116k耦合。该控制系统800还包括第二组隔离器1004a、…、1004(k-1)和1004k，且该组隔离器1004a、…、1004(k-1)和1004k与处理器104a、…、104(k-1)和104k的垂直底端总线114a、…、114(k-1)和114k耦合。第一组隔离器1002a、…、1002(k-2)和1002(k-1)间以星型连接方式耦合。第二组隔离器1004a、…、1004(k-1)和1004k间以层叠连接方式耦合。如图10所示，中央电子控制单元150通过隔离器1002a、…、1002(k-2)和1002(k-1)和主动均衡控制器106a、…、106(k-1)和106k的垂直底端总线116a、…、116(k-1)和116k访问所有主动均衡控制器106a、…、106(k-1)和106k。本发明前述实施例的控制系统1000构成H型总线，并提供裕量通讯。
请参照图11，图11是所示为本发明另一实施例的控制系统1100。图11所示的控制系统1100与图8所示的控制系统800相似，且相似的部分以相同的编号标示。图11所示的控制系统1100包括第一组隔离器1102a（图未示）、…、1102(k-2)和1102(k-1)，且该组隔离器1102a、…、1102(k-2)和1102(k-1)与处理器104b（比处理器a高一级别的处理器，即处理器104a、…、104(k-1)和104k中左起第二个处理器，图未示）、…、104(k-1)和104k的垂直底端总线114b（图未示）、…、114(k-1)和114k耦合。该控制系统1100还包括第二组隔离器1104a、…、1104(k-2)和1104(k-1)，且该组隔离器1104a、…、1104(k-2)和1104(k-1)与主动均衡控制器106b、…、106(k-1)和106k的垂直底端总线116b、...、116(k-1)和116k耦合。第一组隔离器1102a、...、1102(k-2)和1102(k-1)间及第二组隔离器1104a、…、1104(k-2)和1104(k-1)间均以星型连接方式耦合。本发明前述实施例的控制系统1100构成H型总线，并提供裕量通讯。
上文具体实施方式和附图仅为本发明的常用实施例。显然，在不脱离所附权利要求书所界定的本发明精神和保护范围的前提下可以有各种增补、修改和替换。本领域技术人员应该理解，本发明在实际应用中可根据具体的环境和工作要求在不背离发明准则的前提下在形式、结构、布局、比例、材料、元素、组件及其它方面有所变化。因此，在此披露的实施例仅用于说明而非限制，本发明的范围由所附权利要求及其合法等同物界定，而不限于此前的描述。

Claims (19)

1.一种用于电池包的控制系统，该电池包包括多个电池组，每个电池组包含多个串联的电池单元，该控制系统能够重构电池包中各电池组间的通讯，其特征在于，所述用于电池包的控制系统至少包括：
多个处理器，其分别耦合到所述多个电池组中的一个电池组，所述多个处理器中相邻两个处理器间通过第一总线互相通讯；
多个控制器，其分别耦合到所述多个电池组中的一个电池组，所述多个控制器中相邻两个控制器间通过第二总线进行通讯，且所述多个处理器中的一个处理器能够通过第三总线与所述多个控制器中的一个控制器通讯；
监控单元，用以监控所述多个处理器间的通讯和所述多个控制器间的通讯，且能够在检测所述第一总线和/或所述第二总线上的通讯故障的情况下，通过激活所述第三总线中与发生所述通讯故障的所述第一总线和/或所述第二总线的两端耦合的两条路径，来重构所述多个处理器间的通讯路线以及所述多个控制器间的通讯路线。
2.根据权利要求1所述的用于电池包的控制系统，其特征在于，所述用于电池包的控制系统还包括：
中央电子控制单元，其耦合到所述多个处理器中位置最低的一个处理器和所述多个控制器中位置最低的一个控制器，用以控制所述多个处理器和所述多个控制器。
3.根据权利要求1所述的用于电池包的控制系统，其特征在于，所述多个处理器均包括耦合到所述多个电池组的模数转换器，用以监控所述多个电池组的状态。
4.根据权利要求1所述的用于电池包的控制系统，其特征在于，所述多个控制器为主动均衡控制器，且所述多个主动均衡控制器中的每一个主动均衡控制器用来平衡所述多个电池组中对应的电池组内的多个电池单元的负载。
5.根据权利要求1所述的用于电池包的控制系统，其特征在于，所述用于电池包的控制系统还包括：
第一组隔离器，其与所述多个处理器耦合，且所述多个处理器中相邻两个处理器间通过所述第一组隔离器中的一个隔离器通讯。
6.根据权利要求1或5所述的用于电池包的控制系统，其特征在于，所述用于电池包的控制系统还包括：
第二组隔离器，其与所述多个控制器耦合，且所述多个控制器中相邻两个控制器间通过所述第二组隔离器中的一个隔离器通讯。
7.根据权利要求5所述的用于电池包的控制系统，其特征在于，所述第一组隔离器中的隔离器间以星型连接方式耦合。
8.根据权利要求5所述的用于电池包的控制系统，其特征在于，所述第一组隔离器中的隔离器间以层叠连接方式耦合。
9.根据权利要求1所述的用于电池包的控制系统，其特征在于，所述多个处理器均包含多条顶端总线和多条底端总线，其中，相邻两个处理器中处于较高位置的处理器的底端总线和处于较低位置的处理器的顶端总线互相耦合以形成所述第一总线。
10.根据权利要求1所述的用于电池包的控制系统，其特征在于，所述多个控制器均包含多条顶端总线和多条底端总线，其中，相邻两个控制器中处于较高位置的控制器的底端总线和处于较低位置的控制器的顶端总线互相耦合以形成所述第二总线。
11.一种通讯系统的自诊断方法，其特征在于，所述通讯系统的自诊断方法至少包括下列步骤：
从中央单元发送信息至彼此串联的多个处理器，其中，所述多个处理器中相邻两个处理器间通过第一总线相互通讯；
将所述信息从所述多个处理器中处于顶端位置的一个处理器自上而下地传送到所述中央单元；
将由所述中央单元发出的所述信息与所述中央单元收到的信息进行比较；以及
如果由所述中央单元发出的所述信息与所述中央单元收到的信息不同，则指示所述第一总线出现通讯故障，并通过激活第三总线中与出现所述通讯故障的所述第一总线的两端耦合的两条路径，来重构所述通讯系统以形成所述通讯系统的旁路，其中，所述多个处理器中的一个处理器通过所述第三总线与多个控制器中的一个控制器通讯，所述多个控制器中相邻两个控制器间通过第二总线相互通讯。
12.根据权利要求11所述的通讯系统的自诊断方法，其特征在于，当出现所述通讯故障时，所述通讯系统的自诊断方法还包括下列步骤：
从所述中央单元中发送诊断信息至所述多个处理器中的诊断处理器；
将所述诊断信息从所述多个处理器中的所述诊断处理器传送至所述中央单元；
将从所述中央单元发出的所述诊断信息与所述中央单元收到的诊断信息进行比较；以及
当从所述中央单元发出的所述诊断信息与所述中央单元收到的诊断信息相同时，判定所述通讯系统处于工作状态。
13.根据权利要求12所述的通讯系统的自诊断方法，其特征在于，所述通讯系统的自诊断方法还包括下列步骤：
当从所述中央单元发出的所述诊断信息与所述中央单元收到的诊断信息不同时，判定所述诊断处理器与一个比所述诊断处理器高一级别的处理器间的通讯不在工作状态，其中比所述诊断处理器高一级别的处理器是指与所述诊断处理器相邻并且处于较高位置的处理器。
14.一种通讯系统的重构方法，其中，所述通讯系统包括用于多个串联处理器间通讯的第一组路径，用于多个串联控制器间通讯的第二组路径，以及用于所述多个处理器中的一个处理器与所述多个控制器中的一个控制器间的通讯的第三组路径，其特征在于，所述通讯系统的重构方法至少包括下列步骤：
诊断所述通讯系统；以及
在基于所述诊断确认所述第一组路径和所述第二组路径中存在一条不在工作状态的路径的情况下，通过激活所述第三组路径中与所述不在工作状态的路径的两端耦合的路径，来重构所述通讯系统。
15.根据权利要求14所述的通讯系统的重构方法，其特征在于，所述诊断所述通讯系统的步骤进一步包括：
通过所述第一组路径从中央单元发送信息至所述多个处理器；
通过所述第三组路径中的一条路径将所述信息从所述多个处理器中处于顶端位置的一个处理器传送至所述多个控制器中处于顶端位置的一个控制器；
通过所述第二组路径将所述信息从所述处于顶端位置的一个控制器传送至所述中央单元；
将由所述中央单元发出的所述信息与所述中央单元收到的信息进行比较；
如果由所述中央单元发出的所述信息与所述中央单元收到的信息不同，则指示出现通讯故障。
16.根据权利要求15所述的通讯系统的重构方法，其特征在于，当出现所述通讯故障时，所述诊断所述通讯系统的步骤进一步包括：
通过所述第一组路径将所述诊断信息从所述中央单元发至所述多个处理器中的诊断处理器；
通过所述第三组路径中的一条路径将所述诊断信息从所述多个处理器中的所述诊断处理器传送至所述多个控制器中的诊断控制器；
通过所述第二组路径将所述诊断信息从所述诊断控制器传送至所述中央单元；
将由所述中央单元发出的所述诊断信息与所述中央单元收到的所述诊断信息进行比较；以及
当由所述中央单元发出的所述诊断信息与所述中央单元收到的诊断信息相同时，判定所述通讯系统处于工作状态。
17.根据权利要求16所述的通讯系统的重构方法，其特征在于，当出现所述通讯故障时，所述通讯系统的重构方法还包括：
当由所述中央单元发出的所述诊断信息与所述中央单元收到的诊断信息不同时，判定所述诊断处理器与一个比所述诊断处理器高一级别的处理器间的通讯不在工作状态，其中比所述诊断处理器高一级别的处理器是指与所述诊断处理器相邻并且处于较高位置的处理器。
18.根据权利要求17所述的通讯系统的重构方法，其特征在于，当出现所述通讯故障时，在所述激活中，所述第三组路径中与所述不在工作状态的路径的两端耦合的路径中有一条成为第三条路径，用于所述诊断处理器和所述诊断控制器间的通讯。
19.根据权利要求18所述的通讯系统的重构方法，其特征在于，当出现所述通讯故障时，在所述激活中，所述第三组路径中与所述不在工作状态的路径的两端耦合的路径中另一条成为第三条路径，用于比所述诊断处理器高一级别的处理器和比所述诊断控制器高一级别的控制器间的通讯，其中比所述诊断处理器高一级别的处理器是指与所述诊断处理器相邻并且处于较高位置的处理器，比所述诊断控制器高一级别的控制器是指与所述诊断控制器相邻并且处于较高位置的控制器。
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